光伏—建筑一體化（BIPV）提出了“建筑物產(chǎn)生能源”的新概念，即建筑物與光伏發(fā)電的集成化,，在建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面上布設(shè)光伏陣列產(chǎn)生電力。

　　BIPV系統(tǒng)可以劃分為兩種形式：光伏屋頂結(jié)構(gòu)（PVROOF）和光伏墻結(jié)構(gòu)（PVWALL）,。BIPV系統(tǒng)一般由光伏陣列（電池板）,、墻面（屋頂）和冷卻空氣流道、支架等組成,。

　　對(duì)于一個(gè)完整的BIPV系統(tǒng),，還應(yīng)該有另外一些設(shè)備：負(fù)載、蓄電池,、逆變器,、系統(tǒng)控制、濾波保護(hù)等裝置,。當(dāng)一個(gè)BIPV系統(tǒng)參與并網(wǎng)時(shí),，則不需蓄電池，但需有與電網(wǎng)的聯(lián)入裝置,。

　　一光伏—建筑一體化（BIPV）的形式與特點(diǎn)

　　在80年代,，光伏地面系統(tǒng)除大量用于偏僻無(wú)電地區(qū)、游牧家庭,、航海燈塔,、孤島居民供電以及某些特殊領(lǐng)域外，已開(kāi)始進(jìn)入一般單獨(dú)用戶(hù),、聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)和商業(yè)建筑,。進(jìn)入90年代后，隨著常規(guī)能源的日益枯竭而引起的發(fā)電成本上升和人們環(huán)境意識(shí)的日益增強(qiáng)，一些國(guó)家紛紛開(kāi)始實(shí)施,、推廣BIPV系統(tǒng),。

　　光伏與建筑的結(jié)合有兩種方式：一種是建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合；另外一種是建筑與光伏器件相結(jié)合,。

　　1建筑與光伏系統(tǒng)相結(jié)合

　　把封裝好的的光伏組件（平板或曲面板）安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上,，再與逆變器、蓄電池,、控制器,、負(fù)載等裝置相聯(lián)。光伏系統(tǒng)還可以通過(guò)一定的裝置與公共電網(wǎng)聯(lián)接,。

　　2建筑與光伏器件相結(jié)合

　　建筑與光伏的進(jìn)一步結(jié)合是將光伏器件與建筑材料集成化,。一般的建筑物外圍護(hù)表面采用涂料、裝飾瓷磚或幕墻玻璃,，目的是為了保護(hù)和裝飾建筑物,。如果用光伏器件代替部分建材，即用光伏組件來(lái)做建筑物的屋頂,、外墻和窗戶(hù),，這樣既可用做建材也可用以發(fā)電，可謂物盡其美,。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的建筑物,，可把其整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)做成光伏陣列，選擇適當(dāng)光伏組件,，既可吸收太陽(yáng)直射光,，也可吸收太陽(yáng)反射光。目前已經(jīng)研制出大尺度的彩色光伏模塊,，可以實(shí)現(xiàn)以上目的,，還可使建筑外觀更具魅力。

　　把光伏器件用做建材,，必須具備建材所要求的幾項(xiàng)條件：堅(jiān)固耐用,、保溫隔熱、防水防潮,、適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和剛度等性能,。若是用于窗戶(hù)、天窗等,，則必須能夠透光,，就是說(shuō)既可發(fā)電又可采光。除此之外,，還要考慮安全性能,、外觀和施工簡(jiǎn)便等因素,。

用光伏器件代替部分建材，在將來(lái)隨著面的擴(kuò)大,，光伏組件的生產(chǎn)規(guī)模也隨之增大,，則可從規(guī)模效益上降低光伏組件的成本，有利于光伏產(chǎn)品的推廣應(yīng)用,，所以存在著巨大的潛在市場(chǎng),。

　　從建筑、技術(shù)和角度來(lái)看,，光伏—建筑一體化有以下諸多優(yōu)點(diǎn)：①聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)光伏陣列一般安裝在閑置的屋頂或墻面上,，無(wú)需額外用地或增建其他設(shè)施，適用于人口密集的地方使用,。這對(duì)于土地昂貴的城市建筑尤其重要,。②可原地發(fā)電、原地用電,，在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資,。對(duì)于聯(lián)網(wǎng)戶(hù)用系統(tǒng)，光伏陣列所發(fā)電力既可供給本建筑物負(fù)載使用,，也可送

 　　二BIPV系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

　　在能源和環(huán)保壓力的促進(jìn)下,，太陽(yáng)能光伏技術(shù)已逐步成為國(guó)際走可持續(xù)發(fā)展道路的首選技術(shù)之一。事實(shí)已經(jīng)證明,，對(duì)于幾kW以下的系統(tǒng),，采用太陽(yáng)光伏發(fā)電是最為理想的。光伏（PV）技術(shù)除傳統(tǒng)的單獨(dú)用戶(hù)及特殊領(lǐng)域應(yīng)用外,，正在向高水平和大規(guī)模方向發(fā)展,。BIPV的聯(lián)網(wǎng)發(fā)電已成為近年來(lái)PV應(yīng)用的主要方向和熱點(diǎn)。聯(lián)合國(guó)能源機(jī)構(gòu)最近發(fā)布的調(diào)查報(bào)告顯示,，BIPV將成為21世紀(jì)的市場(chǎng)熱點(diǎn),，太陽(yáng)能建筑業(yè)將是21世紀(jì)最重要的新興產(chǎn)業(yè)之一。各國(guó)一直在通過(guò)改進(jìn)工藝,、擴(kuò)大規(guī)模,、開(kāi)拓市場(chǎng)等，大力降低光伏電池的制造成本和提高其發(fā)電效率,。

　　近年來(lái),，世界光伏市場(chǎng)發(fā)生了很大變化：由過(guò)去的獨(dú)立運(yùn)行（提水、照明等）和通訊設(shè)備,、衛(wèi)生保健,、導(dǎo)航浮標(biāo)等領(lǐng)域轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電和與建筑物結(jié)合的常規(guī)供電；開(kāi)始由作為補(bǔ)充性能源逐步向替代性能源過(guò)渡?，F(xiàn)在分別介紹一下不同國(guó)家的發(fā)展情況,。

　　1美國(guó)

　　1993年6月，美國(guó)能源部和國(guó)立再生能源實(shí)驗(yàn)室簽定五年合同,，實(shí)施“PV：BONUS”計(jì)劃,，耗資2 500萬(wàn)美元發(fā)展與建筑相結(jié)合的光伏產(chǎn)品，即建筑幕墻光伏器件和大型屋頂光伏組件等,。

為了促進(jìn)美國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的快速,，降低光伏發(fā)電成本以及節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，美國(guó)前總統(tǒng)克林頓1997年6月26日在聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展特別會(huì)議上宣布美國(guó)將實(shí)施“百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂”計(jì)劃,，到2010年要在全國(guó)范圍的住宅,、商業(yè)建筑,、學(xué)校和聯(lián)邦政府辦公樓屋頂上安裝100萬(wàn)套太陽(yáng)能系統(tǒng)，包括光伏系統(tǒng)和太陽(yáng)能集熱器,，可以供應(yīng)電力和熱水,。為此，1998財(cái)政年度美國(guó)政府的光伏經(jīng)費(fèi)增加了30％,。

　　2日本

　　日本很重視光伏與建筑相結(jié)合的技術(shù),。20世紀(jì)90年代，政府資助一些大學(xué),、研究所和公司進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究,。如三洋電氣公司推出了幾種非晶硅電池與建筑材料相結(jié)合的產(chǎn)品（三洋公司在非晶體太陽(yáng)電池技術(shù)方面是世界一流的）：一種是做成曲線形瓦片形狀，每片面積為305平方厘米,、輸出功率2.7 WP,，價(jià)格比較昂貴；另一種是90cm×35cm的平板非晶硅電池組件,，組件背面有“腳”便于安裝,，一般用做屋頂材料。三洋電氣公司還推出了半透明和不透明的非晶硅玻璃組件,，用于商業(yè)建筑物的垂直幕墻,。其半透明組件的透光率為30％，既可作為窗戶(hù)采光用,，又可用于發(fā)電（德國(guó)也有類(lèi)似產(chǎn)品）,。以上光伏組件已安裝在三洋電氣公司、Fsukasa電力公司等辦公樓建筑物上,。

　　1997年,，通產(chǎn)省又宣布執(zhí)行“七萬(wàn)屋頂”計(jì)劃，安裝了37 MWP屋頂光伏系統(tǒng),。該計(jì)劃使日本成為該年度世界最大的光伏組件市場(chǎng),。日本政府計(jì)劃到2000年安裝400 MW、2010年安裝4 600 MW光伏發(fā)電系統(tǒng),。

　　1998年，日本三家公司（清水建筑,、夏普,、川崎制鐵）合作研制一種新型建筑材料，即把太陽(yáng)能電池安裝在建筑材料里,，并按需要做成三種,，用做屋頂和外墻。

　　3德國(guó)

　　1990年首先開(kāi)始實(shí)施“一千屋頂計(jì)劃”,，在私人住宅屋頂上推廣容量為1～5 kWP的戶(hù)用聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng),。

在光伏器件與建筑相結(jié)合方面,，ASE所屬幾家公司分別推出了多種光伏組件，其中有大尺寸（1.5 m×2.5m）的無(wú)邊框非晶硅組件,，每塊組件功率可達(dá)360Wp,，可用于垂直外墻和傾斜屋頂；也推出了尺寸為1 m×0.6m的非晶硅不透明組件,，可分別用于屋面,、垂直幕墻和窗戶(hù)。

　　目前世界上最大的太陽(yáng)能屋頂光伏系統(tǒng)安裝在新慕尼黑貿(mào)易展覽中心,。

　　4印度

　　印度近年來(lái)大力推廣太陽(yáng)能,，已取得了很大成績(jī)。在發(fā)展家,，印度的光伏產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用市場(chǎng)居領(lǐng)先地位,；據(jù)報(bào)道，目前已成為繼美國(guó)之后的第二大單晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)國(guó),。全國(guó)已有40萬(wàn)套光伏系統(tǒng)用于多種應(yīng)用領(lǐng)域,。并且，政府正在組織一些研究和生產(chǎn)機(jī)構(gòu)開(kāi)展光伏器件與建筑相結(jié)合的研究開(kāi)發(fā),。

　　1997年12月18日印度政府宣布,，到2002年要在全國(guó)范圍內(nèi)推廣150萬(wàn)套太陽(yáng)能屋頂。

　　5中國(guó)

　　中國(guó)的太陽(yáng)能光伏技術(shù)也具有了一定的規(guī)模,。據(jù)統(tǒng)計(jì),，截止1997年底，我國(guó)已完成并正常使用的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量為10～15MW,，主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)居民的供電,。隨著光伏發(fā)電領(lǐng)域的轉(zhuǎn)變，我國(guó)的BIPV系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)已取得了很大的發(fā)展,。“九五”期間我國(guó)在深圳,、北京分別成功建成17kWp、7kWp光伏發(fā)電屋頂并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電,。在世界銀行捐贈(zèng)及雙邊或多邊技術(shù)合作的支持下,，預(yù)計(jì)我國(guó)光伏市場(chǎng)年銷(xiāo)售量將以20％的年增長(zhǎng)速度發(fā)展，到2010年可望超過(guò)10MW.

　　最近獲悉,，香港特區(qū)政府為支持環(huán)保,，香港工業(yè)署日前撥款170萬(wàn)港元給香港理工大學(xué)，建立第一座“光伏建筑”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),，以太陽(yáng)能為大廈提供部分電力,。

　　有資料對(duì)1984～1994年間的光伏需求進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)并對(duì)到2010年可以安裝PV的容量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果如表1所示,。

　　緊緊圍繞降低光伏發(fā)電成本的各種研究開(kāi)發(fā)工作一直在發(fā)達(dá)國(guó)家緊張地進(jìn)行,。在光伏系統(tǒng)方面,，目前已開(kāi)發(fā)出帶微型逆變器的光伏組件，這將給光伏系統(tǒng)安裝及與建筑集成帶來(lái)革命性的變化,。

　　BIPV的開(kāi)發(fā)是目前世界上大規(guī)模利用光伏技術(shù)發(fā)電的一大研究熱點(diǎn),，西方發(fā)達(dá)國(guó)家都在作為重點(diǎn)項(xiàng)目積極進(jìn)行。除了在屋頂安裝光伏電池板外,，已推出了把光伏電池裝在瓦片內(nèi)的產(chǎn)品,。

　　在飛速發(fā)展的智能建筑（IB）中，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）是一個(gè)重要組成部分,。對(duì)于BIPV系統(tǒng),，其本質(zhì)上是屬于樓宇設(shè)備的范疇，但在目前關(guān)于BAS的資料中還沒(méi)有被納入其中,。筆者認(rèn)為,，BIPV系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)納入BAS.未雨綢繆，在實(shí)際建筑施工中應(yīng)當(dāng)預(yù)留光伏陣列的鋪設(shè)裝置,；在綜合布線系統(tǒng)（PDS）中,，應(yīng)當(dāng)預(yù)設(shè)光伏設(shè)備的接入端口和線路匣，為以后光伏組件與樓宇設(shè)備的結(jié)合作準(zhǔn)備,。隨著光伏組件的廣泛應(yīng)用和價(jià)格大幅度下降,，未來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化的建筑物必定要配裝BIPV系統(tǒng)，同時(shí)這也是對(duì)IB的一個(gè)重要補(bǔ)充,。

　　可以預(yù)計(jì),，光伏與建筑相結(jié)合是未來(lái)光伏應(yīng)用中最重要的領(lǐng)域之之一，其發(fā)展前景十分廣闊,，并且有著巨大的市場(chǎng)潛力,。

　　由于價(jià)格、法規(guī)等因素,，BIPV系統(tǒng)在短期內(nèi)還難以大規(guī)模普及,，但隨著常規(guī)能源的日益枯竭、人們環(huán)保意識(shí)的日益提高,，以及由此促進(jìn)的制造工藝的革新和技術(shù)的發(fā)展,，BIPV一定會(huì)展現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。